未来太空旅行有哪些道路可走？人类从很早之前就开始着眼于仰望星空来寻求灵感、启迪及刺激。二十世纪，我们在探索太空领域迈出了一大步，20世纪50年代，我们发射了第一颗人造卫星，紧随其后在1969年，阿波罗11号成功登月， 1998年，国际空间站升空。今天，鉴于人们对全球变暖和气候变化的日益关注，我们的视野更加开阔、志向也更加远大。也许并不难理解为何NASA、Space X、波音公司以及其他各个公司致力于研究高空发射火箭让火箭飞往其他的目的地。

　　火星登陆计划和太空飞行商业化似乎近在咫尺，但具体的技术进步步伐以及它必须如何发展才能实现人类的星空梦想仍是一个未知数。在我们面前需要克服的最大最公认的困难是如何解决到达太空任何地方所花费的实际时间。你可以在一周内到达月球，但前往火星需要好几个月。因此，如何缩短宇宙间的往返时间是我们必须钻研的问题。传统化学火箭不仅落后于时代，且效率低下，因为他们光是进入地球同步轨道就需要消耗高达自身重量10~15倍的燃料。因此我们非常需要一个更新更可靠的推进系统，用更少的燃料获取更快的速度，或者在发射过程中制造燃料。

　　这可以让我们摆脱发射窗口目前对我们的制约，决定我们是否能够从西顿发射到火星。当前来说火箭发射的最佳时间大约每两年出现一次。当轨道运行到最佳位置时，我们可以每周、每天甚至每小时发射载人火箭或者补给船。在达到功率要求的条件下，太阳帆是一个较为抓人眼球的方案。它们的工作原理正如它们的名字所示，是用特殊材质的镜子制成的巨大的帆，可以让它们通过太阳风来确定自己的位置和方向。

　　令人感到惊奇的是，它们早已被运用在2010年太空航行中掠过金星的日本的伊卡洛斯探测器上，但是它们的缺点在于，当飞船离太阳越来越远时，它们的能量会削减，如果最终目的地完全脱离了太阳系，那么太阳帆只能航行这段距离而不能折返。除此之外，核脉冲推进是另外一种方案，但引爆核装置制造推力产生的破坏性要大得多。

　　1963年生效的《部分核禁试条约》禁止航天领域（在大气层及外层空间进行任何核爆炸和试验爆炸）。但仍有支持者认为，有效利用核弹产生的爆炸力作助推能让航天器以光速的12%飞行。显然，这种方法并非万无一失，在航天器中填充核弹头会给航天任务带来难以估量的危险。即使这个想法能安全实现，这些核弹头产生的重力可能将船上所有人置于死地。核聚变发动机和离子推进器由于燃料需求显著降低，是可行的方法。

　　这两种发动机对燃料需求较低，能以相对较小的推力为飞船的长距离航程提供动力。这意味着虽然它们远不及核脉冲推进那么快，但它们更安全。核聚变发动机技术仍处在开发阶段，但NASA在离子推进器方面已进行过多年实验。深空1号探测器于1998年发射，是NASA新千年计划中的一项，其在旅程中使用了气体离子发动机，由于该系统是电动的，因此无需携带成吨的燃料。

　　一旦你离开地面并进入轨道，太阳能发电可能是在外层空间发电最人尽皆知的方法。这是因为这里缺乏大气且离太阳更近，使太阳能电池板效率更高。然而，随着太阳能的降临，太阳辐射则可能会对船身造成损坏，尤其是当它们长时间暴露在阳光下时。NASA 还在开发一种新型电池，计划用于未来前往木星众多卫星之一的欧罗巴星（木卫二，1610年被伽利略发现，是木星的第六颗已知卫星，在伽利略发现的卫星中离木星第二近）。这些超级强大的电池包能够在极端温度和放射性条件下工作。

　　最后，还有放射性同位素热电机或 RTGS，使用癸烷钚来产生据说可以持续数十年的热量和电力。RTGS 确实有他们的追随者，但同样也引起了与核脉冲推进类似的担忧。如果 RTG 受到任何损坏，它可以成为船上致命的载物。所以太空专家开发了一种超高效的推进系统和一种万无一失的方式来为飞船加油。那么，新的问题可能要那些能在更短时间以更快速度覆盖更远距离的能源来解开了。

　　即使与我们最近的行星邻居火星，尽管与目前地球上最重要的任务控制中心之间的延迟最低，也有着明显的通信延迟。发送和接收无线电信号之间的时间间隔约为3分钟，除特别紧急的情况外这种延迟造成的不便相当容易处理。但这种延迟可以攀升至 24 分钟，具体试情况而定，因为这些差距只会在我们尝试前往其他地方时扩大。……

　　解决方案包括建立一个大型基于外太空的网络，以此来利用太阳提升我们标准化传输速度，也可以在系统全面建立巨型卫星群组，亦或是使用新型Treena通信设施，然而这些方案明显的缺漏是在目前看来大部分仅仅在理论上能成立。当然，我们将科幻中的虚拟概念，应用在现实生活中时，几乎可以规避一切通信方面的问题。

　　远距传送

　　2017年，我们有史以来第一次成功将一个光子从地球传送到环地卫星轨道，仅仅是这样，我们已经是取得了一些真正的进展。如果我们身体里的原子以某种方式被分解并被传送，作为人类肯定会死亡。

　　但如果在遥远的未来，远距离传送是一个常规的程序，那么届时我们只需飞到其他星球，以便在那个星球上建立一个远距离传送机。至此之后，我们便可以轻松的在地球和其他星球之间穿梭了。但是很显然，我们到那一天还有很长的路要走。

　　最后一个问题，我们需要在这里，在这个旧星球上去寻找生理上准备好的地球人驾驶飞船。NASA和其他航天机构对于未来宇航员这个群体已经进行了各式各样的学术研讨，他们研究长期隔离环境旅行对独自旅行者的影响，除此之外还对宇航员们的团体动力变化进行研究。任何进行远距离旅行的宇航员在旅行过程中，都会被设定一系列严格的日常训练，当他们面临生理上肌肉萎缩和心理上的孤独感时，这些训练会有助于保持他们生理和心理的健康。即便如此, 目前在太空的停留最长时间只有437天，因此，第一个进行远距旅行的宇航员很有可能会遇到一些意料之外的健康问题，不过还算是降低了一部分健康风险。

　　随着科幻形式的发展，在未来的太空任务中，类似于曾经流行的健身追踪的生物监测手表将发挥重要作用，当然这种可穿戴科技产品会携带更多人工智能的信息处理器，而处于远距离旅行的宇航员毫无疑问会依赖这种高科技产品。

　　我们在手腕上佩戴它或者是通过荧幕与它对话。

　　所有这些行为留给我们最后的问题是“现在各种公司都在竞相把人类送上火星，在这之后我们将何去何从?”

　　人们很容易忘记人类还有很多地方可以探索。最初甚至有人说，我们最明智的做法是在离地球更近的地方先建立一个封闭的殖民地——比如说先在月球上建立基地，然后再前往火星。

　　但其他人已经在木星和土星的各种卫星上做更长远的打算。

　　有的人甚至想登陆金星——这离我们第二近的行星（仅次于火星）。

　　很显然，太空技术还需要走很长的路来满足这些遥不可及的梦想，但是人类中最聪明的头脑已经下定了决心要向外太空进军。

　　下一代的太空船将会发射的物品将与我们见过的任何东西都不同。

　　它将用更少的燃料走更远的路，并为那些有幸乘坐的人呈现一个包罗万象的世外桃源。

　　无论目的地是火星还是月球还是几千英里外的其他地方，我们都在制造名为“老虎”的机器

　　相关知识

　　火星是距离太阳第四远的行星，同时它还是太阳系中第二小的行星，仅比水星大。

　　在英语中，火星（Mars）是古罗马战神的名字。Rp

　　火星表面普遍存在着氧化铁，这使得火星在人类肉眼可见的天体中呈现出独特的红色。因此人们也通常称其为“红色星球”。

　　火星是一个具有稀薄大气层的类地行星，其表面特征类似于月球上的撞击坑以及地球上的山谷、沙漠和极地冰帽。

　　火星的昼夜和四季更替和地球的类似，这是因为两者的自转周期和自转轴相对于黄道平面的倾斜程度是相似的。

　　奥林匹斯山坐落于火星，它是太阳系中已知的最大最高的火山。「查阅资料得知现在太阳系最高的山是灶神星（4 vesta）的瑞亚西尔维娅山（Rheasilvia Central Peak），高22.5km，奥利匹斯山高21.9km。在此修正了文本」

　　同时火星也是太阳系中最大的峡谷之一——水手谷的所在地。

　　火星北半球光滑的北极星盆地覆盖了其星球表面面积的40%，它可能是由于一次巨大的撞击而产生的。

　　火星有两个卫星，火卫一和火卫二，它们都很小而且形状不规则。

　　这些可能是被火星捕获的小行星，类似于火星特洛伊天体5261 Eureka。

　　参考资料

　　1963年7月15日，美、英、苏在莫斯科恢复谈判，很快达成协议。8月5日，三国在莫斯科签署了《禁止在大气层、外层空间和水下进行核武器试验条约》，即《部分核禁试条约》。条约规定缔约国保证在大气层、外层空间或水下“禁止，防止并且不进行任何试验爆炸或任何其他核爆炸”，还保证“不引起，鼓励或以任何方式参加”上述核武器试验爆炸或其他核试验。

　　核弹利用爆炸性核反应释放出巨大能量，爆炸性核反应是利用能自持快速进行的原子核裂变或聚变反应。核弹头，装有核战斗部的导弹。又称“弹道导弹的有效载荷”。位于弹道导弹的前端部，是在飞行过程中与弹体分离并再入大气层的部分，故英、美等国称之为“再入飞行器”。它利用所装的核战斗部适时产生核爆炸，对目标实施大规模杀伤破坏。

　　“热核弹头”——是第二代核弹头，也就是氢弹，由原子弹引爆氢弹，它是核裂变加核聚变——原子弹放出来的高能中子与氘化锂反应生成氚，氚和氘聚合产生能量。由于氢弹的聚变条件需要数千万度的高温，相对于原子弹的引爆温度非常之高，所以氢弹头也叫做热核弹头，苏联于1961年在新地岛试爆的大伊万即属于此类，鉴于威力远超过落后的原子弹，所以世界上真正的战略核武器恐多在此列。

　　重力，别名地心引力，即一切有质量的物体之间产生的互相吸引的作用力。地球对其他物体的这种作用力，叫做地心引力。其他物体所受到的地心引力方向向着任何方向。

　　地面物体所受的重力只是万有引力的在地球表面附近的一种表现。在物理学上，万有引力是指具物体之间加速靠近的趋势。地球的吸引作用使附近的物体向地面下落。万有引力是太阳系等星系存在的原因；没有万有引力天体将无法相互吸引形成天体系统。万有引力同时也使地球和其他天体按照它们自身的轨道围绕太阳运转，月球按照自身的轨道围绕地球运转，形成潮汐，以及其他我们所观察到的各种各样的自然现象。万有引力是使物体获得重量的因素。

　　核聚变引擎

　　核聚变（nuclear fusion），核聚变，即轻原子核（例如氘和氚）结合成较重原子核（例如氦）时放出巨大能量。核是指由质量小的原子，主要是指氘，在一定条件下（如超高温和高压），只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚，让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核（如氦），中子虽然质量比较大，但是由于中子不带电，因此也能够在这个碰撞过程中逃离原子核的束缚而释放出来，大量电子和中子的释放所表现出来的就是巨大的能量释放。原子核中蕴藏巨大的能量，原子核的变化（从一种原子核变化为另外一种原子核）往往伴随着能量的释放。科学家正在努力研究可控核聚变，核聚变可能成为未来的能量来源。

　　核聚变是核裂变相反的核反应形式，核裂变指由重的原子核（主要是指铀核或钚核）分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。原子弹或核能发电厂的能量来源就是核裂变。

　　核聚变火箭：科学家设想了使用核聚变火箭将人类送入火星轨道的新蓝图，艺术家构思的核聚变火箭配备了太阳能电池板，主要用于宇宙飞船启动段的能量收集。来自华盛顿大学的研究人员称，人类一直无法实现快速行星际航行，核聚变动力技术将为我们带来新的能量源，采用与太阳类似的聚变反应。该机构的科学家正在雷蒙德空间推进公司进行聚变火箭动力的研究。

　　离子推力器，又称离子发动机，为空间电推进技术中的一种，其特点是推力小、比冲高，广泛应用于空间推进，如航天器姿态控制、位置保持、轨道机动和星际飞行等。其原理是先将气态工质电离，并在强电场作用下将离子加速喷出，通过反作用力推动卫星进行姿态调整或者轨道转移任务。与传统的化学推进方式相比，离子推力器需要的工质质量小，是已经实用化的推进技术中最为适合长距离航行的。

　　核脉冲推进技术（英语：Nuclear pulse propulsion，或NASA的一份文档中称呼过的外部脉冲等离子推进 external pulsed plasma propulsion）是一个提议中的使用核爆做推力的航天器推进技术。

　　深空1号探测器

　　深空一号（英语：Deep Space 1）是美国国家航空暨太空总署探测小行星与彗星的计数，于1998年发射升空。在2001年之后，科学家决定让深空一号绕行太阳。深空一号是世界上第一艘由电脑导航，并由科幻家们设想的离子发动机推动，且能够独立思考。

　　航天器轨道（spacecraft orbit）航天器质心的运动轨迹，包括发射轨道、运行轨道、返回轨道等。航天器轨道（spacecraft） 航天器质心的运动轨迹，包括发射轨道、运行轨道、返回轨道等。根据航天器的任务，运行轨道分为人造地球卫星运行轨道、月球探测器轨道、行星探测器轨道等。

　　木卫二Europa，在1610年被伽利略发现，是木星的第六颗已知卫星，是木星的第四大卫星，在伽利略发现的卫星中离木星第二近。木卫二（Europa，欧罗巴）是一个温和的世界，其表面被冰层覆盖，底层是一片海洋。科学家认为，地球海洋孕育了生命，而与地球有类似环境的木卫二，也有可能孕育生命。因此，木卫二的冰下海洋成为科学家寻找地外生命的目标之一。

　　太阳系中大约165颗卫星里只知道有7颗卫星（木卫一、木卫二、木卫三、木卫四、土卫二、土卫六和海卫一）拥有大气层。不像地球的大气中的氧，木卫二的氧并不是生物形成的。它最可能是由于太阳光中的电荷粒子撞击木卫二的冰质表面而产生水蒸气，然后分成氢气和氧气。氢气脱离，留下了氧气。

　　木卫二与木卫一的组成与类地行星相似：主要由硅酸盐岩石组成。但是与木卫一不同，木卫二其外层分布着厚度达100公里的冰层，由于其存在内部能量源，冰下深处或拥有液态水世界，该天体表面非常“光滑”，撞击坑数量较少，这说明“欧罗巴”星球的地质构造比较活跃， 从伽利略号发回的数据表明木卫二有内部分层结构，并可能有一个小型金属内核。

　　2013年12月11日，美国NASA宣布，木卫二表面发现黏土质矿物或可育成新生命。木卫二表面布满了冰层，冰层温度在零下26度左右冰层下有海洋，比地球最深的海洋还要深96公里。

　　2016年9月26日消息，美国宇航局专家杰夫·尤德称，木卫二的地下海洋被认为是太阳系中最有希望存有生命的地方。

　　放射性同位素热电机（Radioisotope Thermoelectric Generator，缩写RTG、RITEG）是一种利用放射性衰变获得能量的发电机。 此装置利用热电偶阵列（应用了西贝克效应）接收了一些合适的放射性物质在衰变时所放出热量再将其转成电能。

　　此热电机也可被视为一种电池，而被当作一种能源装设在人造卫星、太空探测器与无人遥控设备上，如苏联建立在极地的灯塔一样，在一些无人或没有人能维护到的地方，要供应少于百瓦的电力且需要的时间是燃料电池、电池组、发电机供应不来而太阳能电池在此地方又不能起作用时，放射性同位素热电机就是理想的能源。

　　癸烷指分子结构中含10个碳原子和22个氢原子的烷烃，化学式为C10H22，有75种同分异构体，如不特别说明，癸烷一般指正癸烷。钚是一种放射性元素，原子序数为94，元素符号Pu，是原子能工业的一种重要原料，可作为核燃料和核武器的裂变剂。投于长崎市的原子弹，使用了钚制作内核部分。钚于1940年12月首次在美国加州大学伯克利分校及劳伦斯伯克利国家实验室被合成。